滴定法硅含量的检测
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配制: 称取 NaOH 20 g 溶于 1000 mL 水中, 冷 却, 储于塑料容器中。
标定: 准确称取邻苯二甲酸氢钾 2. 5000 g 左 右于 250 mL 三角瓶中, 加 20 mL 水, 溶解, 加酚酞 指示剂 5 滴, 以 0. 5 molPL NaOH 标准溶液滴定至 溶液呈微红色即为终点。 2. 2 实验流程
) 189 )
第 27 卷增刊 2008 年 12 月
分析试验室 Chinese Journal of Analysis Laboratory
Vol. 27. Suppl. 2008- 12
[ 3] 孙玉华. 辽宁建材, 2005, ( 2) : 44 [ 4] 梅小平. 天津冶金, 2001, ( 6) : 48 [ 5] 孙庆锋, 王君凤, 赵恒延. 水泥工程, 2005, ( 3) : 78
化钾 80 g, 溶于 500 mL 无水乙醇中, 此液为氯化 钾的无水饱和溶液, 当乙醇使用完后, 再加入无 水乙醇。( 7) 5% NaOH 溶液。( 8) 1% 酚酞溶液: 称取酚酞 1 g 溶于 60 mL 无水乙醇中, 加水 30 mL, 用 NaOH 中和至中性, 再用水稀至 100 mL。( 9) 015 molPL NaOH 标准溶液。
呈过饱和状态, 大量固体 KNO3 存在也给沉淀的洗 涤增加困难, 一般在 25 e 以下加 4 g 为宜[ 7] 。 3. 1. 2 氟硅酸 钾沉淀的生成 从反应 中可以看 出, 要使测定结果准确, 必须使氟与钾作用形成 稳定纯净的氟硅酸钾沉淀。通常的做法是将 KF 在 搅拌下一次性加入沉淀杯中, 或者先一次性加入 所需 KF 后再搅拌均匀。这样沉淀微粒表面必然包 藏较多的杂质。难以洗除。因为 KF 一次性加入, 大量的沉淀是 在瞬间形成的。晶体只能是微晶, 微晶表面吸附的其他离子来不及离开就可能陷入 沉淀内部, 这样包藏了大量的杂质的沉淀是难以 用洗涤的方法出去的。而且, 由于聚集速度过快, 形成沉淀微粒较小, 这样该沉淀在最终水解滴定 时必然会影响测定结果。为了能形成颗粒较大的 晶形沉淀, KF 应在不 断搅拌下滴加, 并加 入 2 g 的 KNO3 固体, 便可获得可靠的分析结果。
目前, 硅含量的检测方法有钼蓝光度法和重 量法[ 1, 2] 。其中钼蓝光度法对测定不同的硅要求不 同的还原剂, 并且还原剂本身还有稳定性和还原 速度等问题, 所以很难应用; 重量法测定硅含量 需要脱水和高温灼烧过程, 对试验条件有很高要 求。我们采用物理和化学相结合的方法对切方粉 末进行分离, 对分离后的物质用氟硅酸钾滴定法 进行检测, 此方法易于操作, 测试时间较短。 1 测定原理
X 作者简介: 马宝 利 ( 1983- ) , 男, 硕士研究生
) 188 )
第 27 卷增刊 2008 年 12 月
分析试验 室 Chinese Journal of Analysis Laboratory
Vol. 27. Suppl. 2008- 12
化钾- 乙醇溶液 15 mL, 酚酞 5~ 6 滴。以 5% NaOH
3. 1. 1 HNO3 和钾离子的加入量控制 实验 证明 HNO3 浓度以 3 molPL 为宜酸度太低时, 易形 成其它氟化物沉淀而干扰测定。酸度过高时会增 加氟硅酸钾的溶解度和分解作用, 使沉淀不完全。 KNO3 用量加 入 KNO3 是为 了降 低氟 硅酸 钾溶解
度, 保证 氟硅 酸钾沉 淀完全。KNO3 加人 量不够 时, 氟硅酸钾沉淀不完全。加人量过多, 致使溶液
用氟硅酸钾滴定法测定硅粉中硅的含量具有 精密度好, 准确度高, 分析时不需要特殊设备等 优点, 并且分析周期短, 3、4 h 就可以提供报告,百度文库适合快速分析。从精密度、准确度、分析手续、分 析周期、经济使用等方面考虑, 采用氟硅酸钾发 测定硅粉中的硅含量是比较合适的。
参考文献
[ 1] 梁琼英, 欧阳钢 锋. 广州化工, 2000, 28( 1) : 48 [ 2] 陈光荣等. 冶金 分析, 1995, 19( 5) : 13
绝对误差P% - 0. 44 + 0. 22 + 0. 15 + 0. 03 - 0. 33 + 0. 42 + 0. 40 - 0. 47
由表 1 可以看出, 用氟硅酸钾法测硅粉中硅 的含量是很准确的, 绝对误差保持在 0. 50% 以内, 并且此方法的适 用的测量范围很 广, 操作简单, 对实验条件要求低, 很适合实验室检验硅含量。 3. 1 操作注意事项
Si+ 4HNO3 + 6HF _ H2 SiF6 + 4NO2 + 4H2 O
H2 SiF6 + 2KF _ K2 SiF6 + 2HF
K2 SiF6 + 2H2 O _ 2KF+ SiO2 + 4HF
HF+ NaOH _ NaF+ H2O 2 实验部分 2. 1 试剂配制
( 1) 40% HF, AR 级; ( 2) HNO3 ( 1+ 1) 溶液:
mL。V- 用去的标准溶液体积, mL。0. 0070- 硅的 毫克当量。0. 2042- 邻苯二钾酸氢钾的毫克当量。
以下式计算试样中硅的含量:
Si% =
T@ G
V
@ 100
式中: T - 标准溶液的滴定度。V - 所用标准液的
体积, mL。G - 试样重量, g。
3 实验结果与操作注意事项
实验结果见表 1。
[ 6] 曾宪梅. 四川建 材, 2006, ( 4) : 63 [ 7] 殷 钰, 周德进 . Sichuang Cement, 1998, ( 4) : 39 [ 8] 张凤萱. 河北陶 瓷, 1997, 25( 4) : 39
) 190 )
试样于 塑 料 烧杯 中, 以 KNO3- HNO3 、HF 溶 解, 使硅生成硅氟酸, 然后加入 KF 形成氟硅酸钾 沉淀, 过滤分离后的沉淀以 NaOH 中残余酸, 再在 热水中水解, 析出与硅等当量的 HF, 用 NaOH 标 准溶液滴定, 根据消耗 NaOH 的体 积即可计算出 试样中硅的含量[ 3, 4] 。过程中的主要化学反应:
2. 3 分析方法 称取试样 0. 1000 g 左右于 200 mL 塑料烧 杯
中, 加入HNO3( 1+ 1) 溶液 10 mL, 滴加 40% HF 约 5 mL , 至试样完全溶解。稍冷, 加 5% 尿素溶液 5 mL。用塑料棒 搅拌至无气 泡产生。KNO3 2 g, 加 15% KF 溶液 10 mL, 搅拌至溶解。然后于冷水中冷 却至室温。用定 量中速滤纸于 塑料漏斗上过滤, 每次以 10 mL KNO3- 乙醇溶液洗涤塑料杯和沉淀, 共 2 次。将沉淀连同滤纸转至塑料杯中。加饱和氯
取 100 mL 的 HNO3 加 入 100 mL 去 离 子水; ( 3) 15% KF 溶液( 冷却澄清后使用) ; ( 4) 5% 尿素溶 液 ( 现配) ; ( 5) KNO3 - 乙醇溶液: 称取 5 g KNO3
溶于 40 mL 水中, 加无水乙醇 50 mL, 用水稀释至 100 mL, 混匀。( 6) 饱和氯化钾- 乙醇溶液: 称取氯
另外, 反应中 生成的 氟硅酸 钾沉淀 不完全, 或放置时间过短会导致沉淀陈化不够, 沉淀在过 滤和洗涤时漏滤较多, 造成结果偏低。所以, 沉淀 时温度在 30 e 以下为宜, 放置时间应控制在 10~ 15 min 为宜。 3. 1. 3 沉淀的中和与滴定 用 NaOH ( % ) 中和残 余酸的操作也应迅速完成, 特别是室温较高时若 中和时间过长, 氟硅酸钾沉淀易水解而使测定结 果偏低。中和时应将滤纸展开, 否则包在滤纸中 的残余酸将会导致结果偏高。由于氟硅酸钾沉淀 的水解反应是一吸热反应, 因此必须加沸水使其 水解。在用 NaOH ( % ) 标准滴定溶液滴定过程中, 溶液的温度 不应低于 70 e 。所用沸 水须预先 用 NaOH ( % ) 溶液中和至酚酞变 红, 以消 除水质对 测定结果的影响[ 8] 。 4 结论
样品号
1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
表 1 实验结果
实测值P% 99. 56 89. 73 80. 33 68. 18 46. 33 30. 96 11. 23 5. 16
标准值P% 100 89. 51 80. 18 68. 15 46. 66 30. 54 10. 83 5. 63
第 27 卷增刊 2008 年 12 月
分析试验室 Chinese Journal of Analysis Laboratory
Vol. 27. Suppl. 2008- 12
滴定法硅含量的检测
马宝利X , 蒋惠亮, 施立勇
( 江南大学化学与材料工程学院, 无锡 214122)
摘 要: 采用氟硅酸钾法进行硅含量的检斥, 实验中要特别注意溶液中钾离子 的含量, 要保证能使氟硅酸钾完全沉淀。此方法的试验误差 保持在 0. 05% 以 内。 关键词: 硅; 氟硅酸钾; 滴定
溶液中和残余酸, 仔细搅拌滤纸和沉淀至出现稳
定的玫瑰红色, 然后加入沸水 150 mL, 补加 5 滴
酚酞批示剂, 立即用 NaOH 标准溶 液滴定至稳定 的微红色出现, 并搅拌不再消失为终点[ 5, 6] 。
以下式计算滴定度:
T=
W @ 0. 0070 0. 2042 @ V
式中: T - NaOH 标准溶液对金属硅的滴定度, gP
标定: 准确称取邻苯二甲酸氢钾 2. 5000 g 左 右于 250 mL 三角瓶中, 加 20 mL 水, 溶解, 加酚酞 指示剂 5 滴, 以 0. 5 molPL NaOH 标准溶液滴定至 溶液呈微红色即为终点。 2. 2 实验流程
) 189 )
第 27 卷增刊 2008 年 12 月
分析试验室 Chinese Journal of Analysis Laboratory
Vol. 27. Suppl. 2008- 12
[ 3] 孙玉华. 辽宁建材, 2005, ( 2) : 44 [ 4] 梅小平. 天津冶金, 2001, ( 6) : 48 [ 5] 孙庆锋, 王君凤, 赵恒延. 水泥工程, 2005, ( 3) : 78
化钾 80 g, 溶于 500 mL 无水乙醇中, 此液为氯化 钾的无水饱和溶液, 当乙醇使用完后, 再加入无 水乙醇。( 7) 5% NaOH 溶液。( 8) 1% 酚酞溶液: 称取酚酞 1 g 溶于 60 mL 无水乙醇中, 加水 30 mL, 用 NaOH 中和至中性, 再用水稀至 100 mL。( 9) 015 molPL NaOH 标准溶液。
呈过饱和状态, 大量固体 KNO3 存在也给沉淀的洗 涤增加困难, 一般在 25 e 以下加 4 g 为宜[ 7] 。 3. 1. 2 氟硅酸 钾沉淀的生成 从反应 中可以看 出, 要使测定结果准确, 必须使氟与钾作用形成 稳定纯净的氟硅酸钾沉淀。通常的做法是将 KF 在 搅拌下一次性加入沉淀杯中, 或者先一次性加入 所需 KF 后再搅拌均匀。这样沉淀微粒表面必然包 藏较多的杂质。难以洗除。因为 KF 一次性加入, 大量的沉淀是 在瞬间形成的。晶体只能是微晶, 微晶表面吸附的其他离子来不及离开就可能陷入 沉淀内部, 这样包藏了大量的杂质的沉淀是难以 用洗涤的方法出去的。而且, 由于聚集速度过快, 形成沉淀微粒较小, 这样该沉淀在最终水解滴定 时必然会影响测定结果。为了能形成颗粒较大的 晶形沉淀, KF 应在不 断搅拌下滴加, 并加 入 2 g 的 KNO3 固体, 便可获得可靠的分析结果。
目前, 硅含量的检测方法有钼蓝光度法和重 量法[ 1, 2] 。其中钼蓝光度法对测定不同的硅要求不 同的还原剂, 并且还原剂本身还有稳定性和还原 速度等问题, 所以很难应用; 重量法测定硅含量 需要脱水和高温灼烧过程, 对试验条件有很高要 求。我们采用物理和化学相结合的方法对切方粉 末进行分离, 对分离后的物质用氟硅酸钾滴定法 进行检测, 此方法易于操作, 测试时间较短。 1 测定原理
X 作者简介: 马宝 利 ( 1983- ) , 男, 硕士研究生
) 188 )
第 27 卷增刊 2008 年 12 月
分析试验 室 Chinese Journal of Analysis Laboratory
Vol. 27. Suppl. 2008- 12
化钾- 乙醇溶液 15 mL, 酚酞 5~ 6 滴。以 5% NaOH
3. 1. 1 HNO3 和钾离子的加入量控制 实验 证明 HNO3 浓度以 3 molPL 为宜酸度太低时, 易形 成其它氟化物沉淀而干扰测定。酸度过高时会增 加氟硅酸钾的溶解度和分解作用, 使沉淀不完全。 KNO3 用量加 入 KNO3 是为 了降 低氟 硅酸 钾溶解
度, 保证 氟硅 酸钾沉 淀完全。KNO3 加人 量不够 时, 氟硅酸钾沉淀不完全。加人量过多, 致使溶液
用氟硅酸钾滴定法测定硅粉中硅的含量具有 精密度好, 准确度高, 分析时不需要特殊设备等 优点, 并且分析周期短, 3、4 h 就可以提供报告,百度文库适合快速分析。从精密度、准确度、分析手续、分 析周期、经济使用等方面考虑, 采用氟硅酸钾发 测定硅粉中的硅含量是比较合适的。
参考文献
[ 1] 梁琼英, 欧阳钢 锋. 广州化工, 2000, 28( 1) : 48 [ 2] 陈光荣等. 冶金 分析, 1995, 19( 5) : 13
绝对误差P% - 0. 44 + 0. 22 + 0. 15 + 0. 03 - 0. 33 + 0. 42 + 0. 40 - 0. 47
由表 1 可以看出, 用氟硅酸钾法测硅粉中硅 的含量是很准确的, 绝对误差保持在 0. 50% 以内, 并且此方法的适 用的测量范围很 广, 操作简单, 对实验条件要求低, 很适合实验室检验硅含量。 3. 1 操作注意事项
Si+ 4HNO3 + 6HF _ H2 SiF6 + 4NO2 + 4H2 O
H2 SiF6 + 2KF _ K2 SiF6 + 2HF
K2 SiF6 + 2H2 O _ 2KF+ SiO2 + 4HF
HF+ NaOH _ NaF+ H2O 2 实验部分 2. 1 试剂配制
( 1) 40% HF, AR 级; ( 2) HNO3 ( 1+ 1) 溶液:
mL。V- 用去的标准溶液体积, mL。0. 0070- 硅的 毫克当量。0. 2042- 邻苯二钾酸氢钾的毫克当量。
以下式计算试样中硅的含量:
Si% =
T@ G
V
@ 100
式中: T - 标准溶液的滴定度。V - 所用标准液的
体积, mL。G - 试样重量, g。
3 实验结果与操作注意事项
实验结果见表 1。
[ 6] 曾宪梅. 四川建 材, 2006, ( 4) : 63 [ 7] 殷 钰, 周德进 . Sichuang Cement, 1998, ( 4) : 39 [ 8] 张凤萱. 河北陶 瓷, 1997, 25( 4) : 39
) 190 )
试样于 塑 料 烧杯 中, 以 KNO3- HNO3 、HF 溶 解, 使硅生成硅氟酸, 然后加入 KF 形成氟硅酸钾 沉淀, 过滤分离后的沉淀以 NaOH 中残余酸, 再在 热水中水解, 析出与硅等当量的 HF, 用 NaOH 标 准溶液滴定, 根据消耗 NaOH 的体 积即可计算出 试样中硅的含量[ 3, 4] 。过程中的主要化学反应:
2. 3 分析方法 称取试样 0. 1000 g 左右于 200 mL 塑料烧 杯
中, 加入HNO3( 1+ 1) 溶液 10 mL, 滴加 40% HF 约 5 mL , 至试样完全溶解。稍冷, 加 5% 尿素溶液 5 mL。用塑料棒 搅拌至无气 泡产生。KNO3 2 g, 加 15% KF 溶液 10 mL, 搅拌至溶解。然后于冷水中冷 却至室温。用定 量中速滤纸于 塑料漏斗上过滤, 每次以 10 mL KNO3- 乙醇溶液洗涤塑料杯和沉淀, 共 2 次。将沉淀连同滤纸转至塑料杯中。加饱和氯
取 100 mL 的 HNO3 加 入 100 mL 去 离 子水; ( 3) 15% KF 溶液( 冷却澄清后使用) ; ( 4) 5% 尿素溶 液 ( 现配) ; ( 5) KNO3 - 乙醇溶液: 称取 5 g KNO3
溶于 40 mL 水中, 加无水乙醇 50 mL, 用水稀释至 100 mL, 混匀。( 6) 饱和氯化钾- 乙醇溶液: 称取氯
另外, 反应中 生成的 氟硅酸 钾沉淀 不完全, 或放置时间过短会导致沉淀陈化不够, 沉淀在过 滤和洗涤时漏滤较多, 造成结果偏低。所以, 沉淀 时温度在 30 e 以下为宜, 放置时间应控制在 10~ 15 min 为宜。 3. 1. 3 沉淀的中和与滴定 用 NaOH ( % ) 中和残 余酸的操作也应迅速完成, 特别是室温较高时若 中和时间过长, 氟硅酸钾沉淀易水解而使测定结 果偏低。中和时应将滤纸展开, 否则包在滤纸中 的残余酸将会导致结果偏高。由于氟硅酸钾沉淀 的水解反应是一吸热反应, 因此必须加沸水使其 水解。在用 NaOH ( % ) 标准滴定溶液滴定过程中, 溶液的温度 不应低于 70 e 。所用沸 水须预先 用 NaOH ( % ) 溶液中和至酚酞变 红, 以消 除水质对 测定结果的影响[ 8] 。 4 结论
样品号
1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
表 1 实验结果
实测值P% 99. 56 89. 73 80. 33 68. 18 46. 33 30. 96 11. 23 5. 16
标准值P% 100 89. 51 80. 18 68. 15 46. 66 30. 54 10. 83 5. 63
第 27 卷增刊 2008 年 12 月
分析试验室 Chinese Journal of Analysis Laboratory
Vol. 27. Suppl. 2008- 12
滴定法硅含量的检测
马宝利X , 蒋惠亮, 施立勇
( 江南大学化学与材料工程学院, 无锡 214122)
摘 要: 采用氟硅酸钾法进行硅含量的检斥, 实验中要特别注意溶液中钾离子 的含量, 要保证能使氟硅酸钾完全沉淀。此方法的试验误差 保持在 0. 05% 以 内。 关键词: 硅; 氟硅酸钾; 滴定
溶液中和残余酸, 仔细搅拌滤纸和沉淀至出现稳
定的玫瑰红色, 然后加入沸水 150 mL, 补加 5 滴
酚酞批示剂, 立即用 NaOH 标准溶 液滴定至稳定 的微红色出现, 并搅拌不再消失为终点[ 5, 6] 。
以下式计算滴定度:
T=
W @ 0. 0070 0. 2042 @ V
式中: T - NaOH 标准溶液对金属硅的滴定度, gP